Uusi tieto mansikan kukinnoista tuo työkaluja kasvinjalostukseen

Ahomansikka eli metsämansikka on kaikille suomalaisille tuttu kasvi. Se on myös kasvibiologian tutkimuksessa kätevä mallikasvi – sitä on helppo kasvattaa kasvihuoneolosuhteissa, ja sen pienikokoinen genomi eli perimä tunnetaan. Helsingin yliopiston maataloustieteen osaston tutkijat ovat pureutuneet ahomansikan kukintojen rakenteeseen ja selvittäneet siihen vaikuttavien geenien toimintaa muun muassa siirtogeenisten kasvien avulla.

– Tavoitteenamme on ymmärtää, miten perimä ohjaa luonnossa esiintyvää kasvien rakenteiden monimuotoisuutta. Tässä tutkimuksessa selvitimme sitä, miten mansikan kukintojen haaroittumisen aste voi vaihdella ja siten vaikuttaa kasvista saatavan sadon määrään, kertoo professori Timo Hytönen, joka johtaa mansikkatutkimusta Helsingin yliopistossa.

Tutkimuksessa osoitetaan, miten mansikan kasvupisteet eli meristeemit ohjaavat kukintojen kehitystä. Mansikan versojen kärjissä sijaitsevat meristeemit voivat erilaistua yksittäisiksi kukiksi tai ne voivat muodostaa uusia kasvupisteitä, jotka kehittyvät kukinnon haaroiksi. Kasvupisteiden erilaistumisen ajoittuminen vaikuttaa siihen, kuinka paljon haaroja ja kukkia, ja edelleen marjoja kukintoihin muodostuu.

Mansikan kukinnot ovat kerrannaiskukintoja, joissa yhdistyvät terttumainen pääverso ja siitä kehittyvät viuhkomaiset sivuversot. Tämän tyyppisen kukinnon rakenteen kehitystä selvitettiin nyt ensimmäistä kertaa molekyylitasolla.

– Osoitimme tutkimuksessamme, miten geometrialtaan erityyppiset kasvupisteet ohjaavat mansikan kukinnon kehitystä ja lisäksi, miten kaksi vastavuoroisesti vaikuttavaa geeniä säätelevät näiden kasvupisteiden erilaistumista, selvittää väitöskirjatutkija Sergei Lembinen.

Yhteistyössä kanadalaisen tutkijaryhmän kanssa molekyylitason tiedon pohjalta rakennettiin kukinnon kehitystä selittävä tietokonemalli. Kokeellisen tutkimuksen ohella tietokonemalli auttaa ymmärtämään kukinnonkehitykseen vaikuttavia monimutkaisia vuorovaikutuksia ja mekanismeja. Mallinnuksen avulla tuotettujen virtuaalisten ahomansikoiden kukinnot toistavat sen valtavan monimuotoisuuden, jonka kasvitieteilijä George McMillan Darrow kuvasi jo lähes vuosisata sitten.

– Tutkimalla useita kasvilajeja ja niiden kehityksen erityispiirteitä opimme ymmärtämään miten kasvien kehitystä ohjaavat mekanismit ovat rakentuneet evoluution kuluessa. Lisäksi tutkimuksemme tuo työkaluja geneettiseen tietoon pohjautuvaan kasvinjalostukseen ja perimältään monimutkaisemman puutarhamansikan satotasojen parantamiseen, summaa Hytönen.

Faktaboksi:

Kasveilla kukat järjestäytyvät kukintoihin, jotka ovat tyypillisesti haaroittuneita rakenteita. Koska kukista muodostuvat siemenet ja hedelmät, on kukintojen haarojen ja niihin muodostuvien kukkien lukumäärällä suuri vaikutus kasvista saatavan sadon määrään.